Ciencias naturales básicas



Peso molecular: conceptos básicos y aplicaciones

El peso molecular es la suma de los pesos atómicos de los elementos que forman una molécula. Corresponde a la masa, en gramos, de un mol de moléculas de un compuesto y, por tanto, también se llama masa molecular. En otras palabras, el peso molecular es la masa, en gramos, de 6,02 × 1023 moléculas. Stanislao Cannizzaro Sobresale entre los estudiosos de este tema.

¿Para qué sirve el peso molecular? Este se cuenta entre las propiedades físicas de los compuestos. Aun así, es útil para comprender otras propiedades físicas como los puntos de fusión y ebullición. Además, ayuda a determinar la estructura de una molécula y es clave en estudio y análisis de las reacciones químicas.

Cómo calcular el peso molecular

Para calcular el peso molecular de una sustancia, primero, se multiplica el peso atómico de cada elemento por su cantidad relativa. Después de eso, suman los resultados.

Por ejemplo, para calcular el peso molecular del etano C2H6, se multiplica el peso atómico del carbono por 2 (12,01 × 2 = 24,02). Además, el peso atómico de hidrógeno por 6 (1,008 × 6 = 6,048). Finalmente, se suman los resultados (24,02 + 6,048 = 30,068). Si las unidades de los pesos atómicos son gr/mol, entonces, el peso molecular es 30,068 gr/mol. A continuación, se muestran algunos ejemplos con más detalle.

mol de bicarbonato
Figura 1. Un mol de bicarbonato de sodio, tiene una masa aproximada de 84 gramos.

Ejercicios resueltos de peso molecular

Para resolver ejercicios de peso molecular, normalmente, se siguen los siguientes pasos:

  • Primero, se escribe el símbolo de cada elemento presente en la molécula.
  • Segundo se escribe su peso atómico.
  • Tercero, se escribe la cantidad relativa del elemento en la molécula.
  • Cuarto, se realizan las multiplicaciones.
  • Para terminar, se suman los resultados.

Ejemplo 1

¿Cuál es el peso molecular del cloro Cl2?

Cl: 35,45gr/mol × 2 = 70,9gr/mol

En este caso, simplemente se multiplica el peso atómico del cloro por 2.

En la naturaleza, algunos elementos se encuentran formando moléculas de 2 o más átomos. Por ejemplo, la mayoría de los gases forman moléculas diatómicas Cl2, O2, N2, etc.

Ejemplo 2

Calcular el peso molecular de la sacarosa C12H22O11.

peso molecular de la sacarosa

De acuerdo con el procedimiento, indicado arriba, se multiplica el peso atómico de cada elemento por su cantidad relativa y se suman los resultados.

Ejemplo 3

Hallar la masa molecular del fosfato de calcio Ca3(PO4)2.

Peso fórmula del fosfato de calcio

Nota: En este caso, el subíndice 2, que está a la derecha del paréntesis, influye en los elementos que están dentro de él. Por esta razón, el subíndice 1 [que no se escribe] del fósforo P y el subíndice 4 del oxígeno O, se multiplican por 2. En consecuencia, en el Ca3(PO4)2, la cantidad relativa del fósforo es 2 y la del oxígeno es 8.

Moles y peso molecular

Teniendo en cuenta que un mol equivale al peso o masa molecular, se puede establecer la igualdad:

1mol = masa molecular

Esta igualdad permite convertir una cantidad de sustancia de moles a gramos y viceversa. Dichas conversiones, se hacen aplicando las siguientes fórmulas:

gramos = moles × masa molecular   (1)

Es decir, que para pasar moles a gramos, se multiplica la cantidad en moles por la masa molecular expresada en gr/mol.

\[moles={gramos\over masa\; molecular}\tag{2}\]

Esta expresión indica que, para pasar gramos a moles, se divide la cantidad en grammos entre la masa molecular. A continuación, se muestran 2 ejemplos.

Ejemplo 4

¿Cuántos gramos hay en 0,85 moles de etanol C2H5OH?

Solución:

Primero, se calcula la masa molecular del etanol

masa molecular del etanol

Después de eso, se multiplica la cantidad en moles por la masa molecular (de acuerdo con la fórmula (1)).

0,85mol× 46,058 gr/mol = 39,1493 gr

En conclusión, 0,85 moles de etanol equivalen a 39,1493 gramos.

Ejemplo 5

Calcular el número de moles en 20 gramos de bicarbonato de sodio NaHCO3.

Solución:

Primero, se calcula la masa molecular del bicarbonato de sodio.

masa molecular del bicarbonato de sodio

A continuación y, de acuerdo con la fórmula (2), se divide la cantidad en gramos entre la masa molecular.

\[{20gr\over83,968gr/mol}=0,238mol\]

En resumen, 20 gramos de bicarbonato de sodio, equivalen a 0,238 moles

moles y cantidad de moléculas

La igualdad

1mol = 6,02×1023 moléculas

Sirve para hacer conversiones entre moles y cantidad de moléculas. Primero, para pasar de moles a cantidad de moléculas, se multiplica la cantidad en moles por el número de Avogadro expresado en moléculas/mol

moléc = moles × 6,02×1023 moléc/mol   (3)

Del mismo modo, para pasar una cantidad de moléculas a moles, se divide la cantidad de moléculas entre 6,02×1023 moléculas/mol.

\[mol={moléc\over6,02\times10^{23}moléc/mol}\tag{4}\]

Ejemplo 6

¿Cuántas moléculas hay en 0,4 moles de metano CH4?

Solución:

En este caso, solamente se multiplica la cantidad en moles por el número de Avogadro, según la fórmula (3).

0,4mol × 6,02×1023 moléculas/mol = 2,408×1023 moléculas

Es decir, en 0,4 moles de metano, hay 2,408×1023 moléculas de metano.

Ejemplo 7

Calcular la cantidad de moles en 4,5×1022 moléculas de benceno C6H6.

Solución:

Para solucionar este ejercicio se aplica la fórmula (4). En otras palabras, se divide la cantidad de moléculas entre 6,02×1023 moléculas/mol.

\[{4,5\times10^{22}moléculas\over6,02\times10^{23}moléculas/mol}\\=0,07475mol\]

En resumen, en 4,5×1022 moléculas de benceno hay 0,07475 moles de benceno.

Nota: esta cantidad, también puede escribirse como 7,475×10-2 moles.

Gramos y cantidad de moléculas

Para hacer conversiones entre gramos y cantidad de moléculas, se deben combinar las fórmulas dadas en los apartados anteriores, de la siguiente manera.

Para convertir cantidad de moléculas a gramos, se divide la cantidad de moléculas entre 6,02×1023 moléculas/mol y se multiplica por el peso molecular (pm).

\[gr={moléc\over6,02\times10^{23}moléc/mol}\times pm\tag{5}\]

Por otro lado, para convertir gramos a moléculas, se dividen gramos entre peso molecular (pm) y se multiplica por 6,02×1023 moléculas/mol. Es decir, la cantidad de moléculas es igual a:

\[{gr\over pm}\times6,02\times10^{23}moléc/mol\tag{6}\]

Ejemplo 8

¿Cuántos gramos hay en 8×1023 moléculas de propano C3H8?

Solución:

Primero, se halla la masa molecular del C3H8.

conversión de gramos a moléculas

Después de eso, se aplica la fórmula (5).

\[{8\times10^{23}moléc\over6,02\times10^{23}moléc/mol}\times 44,094gr/mol\\=58,59gr\]

En conclusión, en 8×1023 moléculas de propano hay 58,59 gramos.

Ejemplo 9

Calcular la cantidad de moléculas presentes en 15 gramos de metano CH4.

Solución:

Para empezar, se halla la masa molecular del metano.

conversión de gramos a moléculas

Para terminar, se aplica la fórmula (6).

\[{15gr\over16,042gr/mol}\times6,02\times10^{23}moléc/mol\\=5,62\times10^{23}moléculas\]

Taller de lectura

  1. ¿Qué es el peso molecular?
  2. ¿Para qué sirve el peso o masa molecular?
  3. Copie los pasos para resolver ejercicios de masa molecular.
  4. Escriba los ejemplos 1, 2 y 3.
  5. Copie las fórmulas 1 a 6 y, además, los ejemplos 4 a 9.